一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明生態(tài)水利修復(fù)方法分種植間歇期土壤重金屬洗脫凈化和種植期土壤殘留重金屬水肥聯(lián)合阻控兩個部分。在水稻種植間歇期，順次采取重金屬污染土壤環(huán)保淋洗、田間退水強排和退水生態(tài)凈化的循環(huán)處理，逐步將稻田土壤中的超標重金屬轉(zhuǎn)移入水體并予以處理，清潔稻田。在水稻種植期，對稻田土壤淋洗后的殘留重金屬進行田間水肥聯(lián)合管理，阻控重金屬進入稻米。水稻種植間歇期和種植期的系列土壤重金屬治理措施的實施，確保了重金屬污染稻田土壤的標本兼治和水稻的安全種植。
【專利說明】一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耕地資源保護與污染土壤治理領(lǐng)域，具體是一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]國土資源部最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，全國18.26億畝耕地面積有12%以上受到鎘、鉛、砷、汞等重金屬污染，稻田重金屬污染及其引發(fā)的稻米重金屬超標問題尤為嚴重。2013年發(fā)生的湖南省鎘大米事件更是震驚國內(nèi)外，除湖南以外，我國南方廣東、廣西、福建、浙江等地均存在大米鎘超標現(xiàn)象，超標率約在5%?15%。長期食用重金屬超標的糧食，會嚴重傷害人體肝、腎和神經(jīng)系統(tǒng)，威脅人民群眾生命健康安全。我國60%的人口以稻米為主食，稻田重金屬污染降低了土壤質(zhì)量，破壞了我國珍貴的土地資源，極大削弱了稻米穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的基礎(chǔ)，積極開展重金屬污染稻田的修復(fù)治理是合理利用土地資源、解決稻米重金屬污染、保障我國基本口糧安全的根本出路。
[0003]目前國內(nèi)外已有的重金屬污染土壤修復(fù)治理措施包括工程措施、土壤改良和淋洗、農(nóng)業(yè)措施及植物修復(fù)等。工程措施包括翻耕、客土與換土，工程量較大，還需耗費大量清潔土壤，適宜用于場地修復(fù)，但難以應(yīng)付大面積污染稻田的區(qū)域治理。土壤改良措施依靠改良劑穩(wěn)定重金屬，無法降低土壤中重金屬含量和解除重金屬污染風(fēng)險，且存在改良劑對土壤造成二次污染和破壞土壤自身生態(tài)平衡的問題。土壤化學(xué)淋洗技術(shù)適用于污染場地修復(fù)，實施周期短、效率較高、清理重金屬較為徹底，但其采用化學(xué)藥劑易造成土壤二次污染，亟需尋找環(huán)境友好型農(nóng)田土壤淋洗劑。農(nóng)業(yè)措施通過施肥和田間水分調(diào)控抑制作物吸收重金屬，無法消減土壤中重金屬含量，調(diào)控精細化要求高，重金屬污染風(fēng)險難解除。植物修復(fù)費用低廉、不破壞場地結(jié)構(gòu)，但周期較長，見效慢，一方面造成稻田長期無法種植，影響稻米生產(chǎn)；且植物吸收富集重金屬后的再處理也是難題，因此國內(nèi)還沒有大面積植物修復(fù)重金屬污染稻田土壤的案例。
[0004]綜上，現(xiàn)有治理技術(shù)局限于將重金屬在污染土壤介質(zhì)中進行原位或異位處理，成本較高，且對正常農(nóng)作產(chǎn)生一定干擾，難以大面積推廣應(yīng)用。與此同時，水體重金屬的污染治理相對容易且不影響水稻種植，如何利用農(nóng)田水利和生態(tài)修復(fù)原理，在不影響水稻正常耕作的條件下化土壤重金屬治理為水體重金屬治理，提出一套重金屬污染稻田的生態(tài)水利修復(fù)技術(shù)，將是破解重金屬污染稻田土壤治理修復(fù)難題的理想解決方案，具有極大的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)及方法，可以降低處理難度，提高處理效率，實現(xiàn)重金屬污染土壤的標本兼治，在清潔土壤的同時實現(xiàn)不干擾正常耕作的情況下的農(nóng)作物安全種植，破解我國稻田土壤重金屬污染修復(fù)困境，保障稻米安全生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)，包括強化排水管或排水帶、沉淀池、生態(tài)溝渠、生態(tài)凈化塘，強化排水管或排水帶鋪設(shè)在稻田土壤中，強化排水管或排水帶與沉淀池連通，沉淀池與生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘通過管道依次連通，生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘的邊坡種植有重金屬超累積植物，生態(tài)溝渠底部填充夯實的黏土層，黏土層上面覆蓋防滲膜，防滲膜上面填充重金屬吸附性能優(yōu)異的重金屬吸附基質(zhì)，生態(tài)凈化塘出水經(jīng)水泵和循環(huán)管路輸送至稻田，環(huán)保淋洗劑投放器通過環(huán)保淋洗劑計量器和環(huán)保淋洗劑投放閥門接入循環(huán)管路，化肥投放器通過化肥計量器和化肥投放閥門接入循環(huán)管路。
[0008]進一步的，所述重金屬超累積植物為苧麻、萎蒿、蜈蚣草中的一種或幾種。
[0009]進一步的，所述重金屬吸附基質(zhì)為硅藻土。
[0010]進一步的，循環(huán)管路上設(shè)有進水流量計和進水閥門。
[0011]一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，應(yīng)用上述生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)進行水利修復(fù)，所述方法包括如下步驟:
[0012]步驟一、種植間歇期稻田土壤重金屬環(huán)保淋洗:在水稻種植間歇期，向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑，通過翻耕方式將重金屬環(huán)保淋洗劑與稻田耕層土壤混合均勻，借助翻耕過程中的擾動將稻田土壤中生物有效態(tài)重金屬淋洗溶出，轉(zhuǎn)移入水體；
[0013]步驟二、稻田土壤淋洗后重金屬的田間退水強排:稻田土壤重金屬經(jīng)淋洗進入水體后，采用鋪設(shè)在田間的強化排水管或排水帶強化田間退水排放，將從土壤淋洗出的重金屬最大限度排出稻田系統(tǒng)，本質(zhì)性降低稻田土壤重金屬含量；
[0014]步驟三、田間退水排出的重金屬生態(tài)渠塘凈化:田間強排的退水通過強化排水管或排水帶進入沉淀池，經(jīng)沉淀降低退水土壤顆粒含量后，依次進入生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘組成的生態(tài)渠塘，利用生態(tài)溝渠的重金屬吸附基質(zhì)進行基質(zhì)吸附、利用生態(tài)渠塘邊坡上重金屬超累積植物進行植物吸收、利用重金屬超累積植物根系周圍的微生物進行微生物同化，攔截和去除重金屬，凈化退水水質(zhì)；
[0015]步驟四、稻田土壤淋洗后殘留重金屬的種植期水肥聯(lián)合阻控:在種植期，采用田間水分和肥料聯(lián)合阻控的方法，限制土壤重金屬經(jīng)水稻根系轉(zhuǎn)運至稻米，確保稻米生產(chǎn)安全。
[0016]進一步的，步驟一中向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑具體步驟為:
[0017]在水稻種植間歇期，利用循環(huán)管路、環(huán)保淋洗劑投加器、環(huán)保淋洗劑計量器和環(huán)保淋洗劑投放閥門，采取灌水投加的方式施用篩選出的環(huán)境友好型淋洗劑，淋洗過程中，田間淹水時間10-30天,淹水深度0-5cm,環(huán)保淋洗劑投加后,每隔5天檢測一次田間水體重金屬含量，相鄰兩次重金屬濃度差小于5 %時，單次淋洗過程結(jié)束。
[0018]進一步的，步驟四具體為:在水稻種植期，利用水泵、循環(huán)管路，設(shè)定田間水分條件，控制田間土壤持水量40% -60%,淹水深度0-5cm，阻止殘留重金屬向生物有效態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化，同時，通過與進水混合的方式，借助化肥投加器、化肥計量器和化肥投放閥門，施用的化肥為鈣鎂磷肥、稀土肥中的一種或混合，利用根系或其它植物組織的競爭吸收作用，阻控重金屬進入稻米，化肥與水的質(zhì)量比為I?3:100。
[0019]進一步的，生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘地上植物組織定期對進行收割，收割后的植物組織通過焚燒和安全填埋進行重金屬的無害化處理。
[0020]進一步的，在水稻種植間歇期，生態(tài)凈化塘出水用作淋洗用水，進行重金屬環(huán)保淋洗、退水強排和退水生態(tài)凈化循環(huán)；在水稻種植期，生態(tài)凈化塘出水經(jīng)處理達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2005)后，用于水稻生長期的灌溉和田間水肥聯(lián)合阻控水稻吸收稻田土壤淋洗后的殘留重金屬。
[0021]進一步的，生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘的水力停留時間為3-7天。
[0022]由于采用了上述方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023](I)利用農(nóng)田水利的方式把污染稻田土壤中重金屬逐步洗脫和退水排出，將土壤中重金屬轉(zhuǎn)入水體進行處理，突破了傳統(tǒng)重金屬污染土壤的原位/異位修復(fù)思路，降低了處理難度，提高了處理效率。
[0024](2)通過將污染稻田土壤生物有效態(tài)重金屬洗脫、后續(xù)生態(tài)凈化，以及稻田土壤淋洗后殘留重金屬的水肥聯(lián)合阻控，實現(xiàn)重金屬污染土壤的標本兼治。破解了國內(nèi)重金屬污染土壤修復(fù)的困境。
[0025](3)集成農(nóng)田水利設(shè)施、生態(tài)修復(fù)技術(shù)和農(nóng)業(yè)措施，形成一種重金屬污染農(nóng)田的生態(tài)水利修復(fù)技術(shù)。在常規(guī)農(nóng)作過程中，通過作物生長間歇期污染土壤中有效態(tài)重金屬逐步洗脫轉(zhuǎn)移、以及作物生長期殘留態(tài)重金屬阻控，既清潔了土壤，還實現(xiàn)了不干擾正常耕作的情況下的農(nóng)作物安全種植，適宜大面積重金屬污染稻田的綜合治理，具備極高推廣應(yīng)用前旦
-5^ O
[0026](4)農(nóng)田水利系統(tǒng)與生態(tài)凈化渠塘等，不僅用于重金屬污染稻田生態(tài)水利修復(fù)，還能在修復(fù)結(jié)束后用于稻田正常耕作過程中的田間水肥管理。生態(tài)水利修復(fù)基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)利用率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法的流程示意圖。
[0029]圖中:I一稻田，2—強化排水管或排水帶，3—水稻，4一循環(huán)管路，5—沉淀池，6—生態(tài)溝渠，7一重金屬超累積植物，8—重金屬吸附基質(zhì)，9一防滲膜，10一黏土層，11 一生態(tài)凈化塘，12一格柵，13一水泵，13-1一進水流量計，13-2一環(huán)保淋洗劑計量器，13-3一化肥計量器，14-1 一進水閥門，14-2—環(huán)保淋洗劑投放閥門，14-3—化肥投放閥門，15-1—環(huán)保淋洗劑投放器，15-2—化肥投放器。

【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0031]圖1所示為本發(fā)明重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在稻田I 土壤中的強化排水管或排水帶2、沉淀池5、生態(tài)溝渠6、生態(tài)凈化塘11，強化排水管或排水帶2與沉淀池5連通，沉淀池5與生態(tài)溝渠6和生態(tài)凈化塘11通過管道依次連通，生態(tài)溝渠6和生態(tài)凈化塘11的邊坡種植重金屬超累積植物7，如苧麻、萎蒿、蜈蚣草等，利用植物根、莖、葉等組織的吸收、富集和提取，將生態(tài)溝渠6和生態(tài)凈化塘11水體中的重金屬轉(zhuǎn)移進入植物組織。
[0032]生態(tài)溝渠6底部填充30cm夯實的黏土層10，黏土層10上面覆蓋防滲膜9，防滲膜9上面填充重金屬吸附性能優(yōu)異的重金屬吸附基質(zhì)8，如硅藻土等，以吸附滯留生態(tài)溝渠6中田間退水中的重金屬。
[0033]生態(tài)凈化塘11出水經(jīng)水泵13和循環(huán)管路4輸送至稻田1，為保護水泵13，在其取水口附近設(shè)置格柵12，以攔截枯死的水生植物及雜物。
[0034]循環(huán)管路4上設(shè)有進水流量計13-1和進水閥門14-1，環(huán)保淋洗劑投放器15_1通過環(huán)保淋洗劑計量器13-2和環(huán)保淋洗劑投放閥門14-2接入循環(huán)管路4，化肥投放器15-2通過化肥計量器13-3和化肥投放閥門14-3接入循環(huán)管路4。
[0035]所述系統(tǒng)的工作原理為:在水稻3種植間歇期，利用循環(huán)管路4、環(huán)保淋洗劑投加器15-1、環(huán)保淋洗劑計量器13-2和環(huán)保淋洗劑投放閥門14-2，采取灌水投加的方式施用篩選出的環(huán)境友好型淋洗劑，淋洗過程中，田間淹水時間10-30天，淹水深度0-5cm。環(huán)保淋洗劑投加后，每隔5天檢測一次田間水體重金屬含量，相鄰兩次重金屬濃度差小于5%時，單次淋洗過程結(jié)束。
[0036]單次重金屬淋洗結(jié)束后，根據(jù)洗脫后重金屬在稻田I 土壤、孔隙水、間隙水和上覆水中的分布特征，以強化生物有效態(tài)重金屬排放為原則，利用田間強化排水管或排水帶2，人工或自重力最大限度排放淋洗出的田間生物有效態(tài)重金屬。田間退水強排時的淹沒水深為0_5cm,退水速率為l_5cm/d。
[0037]田間強排的退水經(jīng)循環(huán)管路4進入沉淀池5，沉淀池5流速不高于0.05m/s，沉淀大部分退水中的泥沙顆粒以及附著在泥沙中的重金屬。經(jīng)沉淀處理后的退水，進入經(jīng)現(xiàn)有田間灌溉水渠、低洼地、水塘等改造成的生態(tài)渠塘系統(tǒng)。
[0038]附著在生態(tài)溝渠6的重金屬吸附基質(zhì)8表面，以及生態(tài)渠塘邊坡上重金屬超累積植物7根系周圍的微生物可以同化吸收部分水體中的重金屬，為提高生態(tài)渠塘的重金屬凈化效果，還可將重金屬去除優(yōu)勢微生物馴化或投加微生物制劑。生態(tài)渠塘的水力停留時間為3-7天。
[0039]生態(tài)凈化塘11出水經(jīng)水泵13和循環(huán)管路4與稻田I連接。在水稻種植間歇期，生態(tài)凈化塘11出水用作淋洗用水，進行重金屬環(huán)保淋洗、退水強排和退水生態(tài)凈化循環(huán)，逐步將稻田土壤中的重金屬洗脫并轉(zhuǎn)移入水體，清潔稻田。在水稻種植期，生態(tài)凈化塘11出水經(jīng)處理達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2005)后，用于水稻生長期的灌溉和田間水肥聯(lián)合阻控水稻3吸收稻田I土壤淋洗后的殘留重金屬。
[0040]為阻控淋洗后稻田I 土壤殘留重金屬進入稻米，在水稻3種植期，利用水泵13、循環(huán)管路4，設(shè)定田間水分條件，控制田間土壤持水量40% -60%,淹水深度0-5cm，阻止殘留重金屬向生物有效態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化。與此同時，通過與進水混合的方式，借助化肥投加器15-2、化肥計量器13-3和化肥投放閥門14-3，施用的化肥為鈣鎂磷肥、稀土肥中的一種或混合，利用根系或其它植物組織的競爭吸收作用，阻控重金屬進入稻米，確保糧食生產(chǎn)安全，其中化肥與水的質(zhì)量比為I?3:100。
[0041]經(jīng)過循環(huán)淋洗、退水強排和退水生態(tài)渠塘凈化，逐步清除稻田I 土壤重金屬，當(dāng)?shù)咎颕 土壤生物有效態(tài)重金屬含量低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(15618-1995) 二級標準，生態(tài)水利修復(fù)結(jié)束，停止種植間歇期的稻田I 土壤淋洗和退化強排、以及種植期的水肥聯(lián)合阻控等措施。
[0042]重金屬污染稻田生態(tài)水利修復(fù)結(jié)束后，原有的田間退水排放設(shè)施及生態(tài)渠塘等農(nóng)田水利系統(tǒng)可繼續(xù)用于稻田灌溉、田間水分管理以及灌排水水質(zhì)凈化等，構(gòu)成水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施支撐。
[0043]請參考圖2，本發(fā)明還提供一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0044]步驟一、種植間歇期稻田土壤重金屬環(huán)保淋洗:在水稻種植間歇期(含泡田期)，向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑，利用機械翻耕等方式將重金屬環(huán)保淋洗劑與稻田耕層土壤混合均勻，借助翻耕過程中的擾動將稻田土壤中生物有效態(tài)重金屬淋洗溶出，轉(zhuǎn)移入水體。向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑具體步驟為:在水稻3種植間歇期，利用循環(huán)管路4、環(huán)保淋洗劑投加器15-1、環(huán)保淋洗劑計量器13-2和環(huán)保淋洗劑投放閥門14-2，采取灌水投加的方式施用篩選出的環(huán)境友好型淋洗劑，淋洗過程中，田間淹水時間10-30天，淹水深度0-5cm。環(huán)保淋洗劑投加后，每隔5天檢測一次田間水體重金屬含量，相鄰兩次重金屬濃度差小于5%時，單次淋洗過程結(jié)束。
[0045]步驟二、稻田土壤淋洗后重金屬的田間退水強排:稻田土壤重金屬經(jīng)淋洗進入水體后，采用鋪設(shè)在田間的強化排水管或排水帶2強化田間退水排放，將從土壤淋洗出的重金屬等最大限度排出稻田系統(tǒng)，本質(zhì)性降低稻田土壤重金屬含量。
[0046]步驟三、田間退水排出的重金屬生態(tài)渠塘凈化:田間強排的退水通過強化排水管或排水帶2進入沉淀池5，經(jīng)沉淀降低退水土壤顆粒含量后，進入由田間原有灌溉水渠、低洼地或水塘等改造成的生態(tài)溝渠6和生態(tài)凈化塘11，利用基質(zhì)吸附(生態(tài)溝渠6的重金屬吸附基質(zhì)8)、植物吸收(生態(tài)渠塘邊坡上重金屬超累積植物7)和微生物同化(重金屬超累積植物7根系周圍的微生物)，攔截和去除重金屬，凈化退水水質(zhì)。生態(tài)凈化塘11的出水在水稻種植間歇期可繼續(xù)用作稻田土壤淋洗用水，循環(huán)凈化稻田土壤；也可在處理達標后用作水稻種植期的灌溉用水，實施后續(xù)水肥聯(lián)合阻控稻米吸收重金屬。生態(tài)渠塘的水力停留時間為3-7天
[0047]步驟四、稻田土壤淋洗后殘留重金屬的種植期水肥聯(lián)合阻控:為有效降低水稻對土壤淋洗后殘留重金屬的吸收富集，在種植期，采用田間水分和肥料聯(lián)合阻控的方法，限制土壤重金屬經(jīng)水稻根系轉(zhuǎn)運至稻米，確保稻米生產(chǎn)安全。具體的，在水稻種植期，利用水泵13、循環(huán)管路4，設(shè)定田間水分條件，控制田間土壤持水量40%-60%,淹水深度0-5cm，阻止殘留重金屬向生物有效態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化。與此同時，通過與進水混合的方式，借助化肥投加器15-2、化肥計量器13-3和化肥投放閥門14-3，施用鈣鎂磷肥和稀土肥等，利用根系或其它植物組織的競爭吸收作用，阻控重金屬進入稻米，確保糧食生產(chǎn)安全，其中化肥與水的質(zhì)量比為I?3:100。
[0048]需要說明的是，為防止苧麻、萎蒿、蜈蚣草等重金屬超累積植物7富集的重金屬從地上組織(莖葉)轉(zhuǎn)移入地下(根系)，應(yīng)定期對其地上植物組織進行收割，收割后的植物組織通過焚燒和安全填埋進行重金屬的無害化處理。當(dāng)沉淀池5、生態(tài)溝渠6和生態(tài)凈化塘11表面的淤積物厚度達到20cm時，進行人工清除，獲得的淤積物采用投加穩(wěn)定劑、固化劑等方式進行無害化處理。安全處理后的植物焚燒殘留物及清淤淤泥固化體，送環(huán)保部門指定的危險廢物填埋場填埋處理。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于:包括強化排水管或排水帶(2)、沉淀池(4)、生態(tài)溝渠￠)、生態(tài)凈化塘(11)，強化排水管或排水帶(2)鋪設(shè)在稻田⑴土壤中，強化排水管或排水帶⑵與沉淀池(5)連通，沉淀池(5)與生態(tài)溝渠(6)和生態(tài)凈化塘(11)通過管道依次連通，生態(tài)溝渠(6)和生態(tài)凈化塘(11)的邊坡種植有重金屬超累積植物(7)，生態(tài)溝渠(6)底部填充夯實的黏土層(10)，黏土層(10)上面覆蓋防滲膜(9)，防滲膜(9)上面填充重金屬吸附性能優(yōu)異的重金屬吸附基質(zhì)(8)，生態(tài)凈化塘(11)出水經(jīng)水泵(13)和循環(huán)管路(4)輸送至稻田(1)，環(huán)保淋洗劑投放器(15-1)通過環(huán)保淋洗劑計量器(13-2)和環(huán)保淋洗劑投放閥門(14-2)接入循環(huán)管路(4)，化肥投放器(15-2)通過化肥計量器(13-3)和化肥投放閥門(14-3)接入循環(huán)管路(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于:所述重金屬超累積植物(7)為苧麻、萎蒿、蜈蚣草中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于:所述重金屬吸附基質(zhì)(8)為硅藻土。
4.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于:循環(huán)管路(4)上設(shè)有進水流量計(13-1)和進水閥門(14-1)。
5.一種重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于應(yīng)用上述生態(tài)水利修復(fù)系統(tǒng)進行水利修復(fù)，所述方法包括如下步驟: 步驟一、種植間歇期稻田土壤重金屬環(huán)保淋洗:在水稻種植間歇期，向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑，通過翻耕方式將重金屬環(huán)保淋洗劑與稻田耕層土壤混合均勻，借助翻耕過程中的擾動將稻田土壤中生物有效態(tài)重金屬淋洗溶出，轉(zhuǎn)移入水體； 步驟二、稻田土壤淋洗后重金屬的田間退水強排:稻田土壤重金屬經(jīng)淋洗進入水體后，采用鋪設(shè)在田間的強化排水管或排水帶(2)強化田間退水排放，將從土壤淋洗出的重金屬最大限度排出稻田系統(tǒng)，本質(zhì)性降低稻田土壤重金屬含量； 步驟三、田間退水排出的重金屬生態(tài)渠塘凈化:田間強排的退水通過強化排水管或排水帶(2)進入沉淀池(5)，經(jīng)沉淀降低退水土壤顆粒含量后，依次進入生態(tài)溝渠(6)和生態(tài)凈化塘(7)組成的生態(tài)渠塘，利用生態(tài)溝渠(6)的重金屬吸附基質(zhì)(8)進行基質(zhì)吸附、利用生態(tài)渠塘邊坡上重金屬超累積植物(7)進行植物吸收、利用重金屬超累積植物(7)根系周圍的微生物進行微生物同化，攔截和去除重金屬，凈化退水水質(zhì)； 步驟四、稻田土壤淋洗后殘留重金屬的種植期水肥聯(lián)合阻控:在種植期，采用田間水分和肥料聯(lián)合阻控的方法，限制土壤重金屬經(jīng)水稻根系轉(zhuǎn)運至稻米，確保稻米生產(chǎn)安全。
6.如權(quán)利要求5所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于步驟一中向田間施用重金屬環(huán)保淋洗劑具體步驟為: 在水稻(3)種植間歇期，利用循環(huán)管路(4)、環(huán)保淋洗劑投加器(15-1)、環(huán)保淋洗劑計量器(13-2)和環(huán)保淋洗劑投放閥門(14-2)，采取灌水投加的方式施用篩選出的環(huán)境友好型淋洗劑，淋洗過程中，田間淹水時間10-30天，淹水深度0-5cm，環(huán)保淋洗劑投加后，每隔5天檢測一次田間水體重金屬含量，相鄰兩次重金屬濃度差小于5%時，單次淋洗過程結(jié)束。
7.如權(quán)利要求5所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于步驟四具體為: 在水稻種植期，利用水泵(13)、循環(huán)管路(4)，設(shè)定田間水分條件，控制田間土壤持水量40% -60%,淹水深度0-5cm,阻止殘留重金屬向生物有效態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化，同時，通過與進水混合的方式，借助化肥投加器(15-2)、化肥計量器(13-3)和化肥投放閥門(14-3)，施用的化肥為鈣鎂磷肥、稀土肥中的一種或混合，利用根系或其它植物組織的競爭吸收作用，阻控重金屬進入稻米，化肥與水的質(zhì)量比為1?3:100。
8.如權(quán)利要求5所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于:生態(tài)溝渠(6)和生態(tài)凈化塘(11)地上植物組織定期對進行收割，收割后的植物組織通過焚燒和安全填埋進行重金屬的無害化處理。
9.如權(quán)利要求5所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于:在水稻種植間歇期，生態(tài)凈化塘(11)出水用作淋洗用水，進行重金屬環(huán)保淋洗、退水強排和退水生態(tài)凈化循環(huán)；在水稻種植期，生態(tài)凈化塘(11)出水經(jīng)處理達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2005)后，用于水稻生長期的灌溉和田間水肥聯(lián)合阻控水稻(3)吸收稻田(1) 土壤淋洗后的殘留重金屬。
10.如權(quán)利要求5所述的重金屬污染農(nóng)田土壤的生態(tài)水利修復(fù)方法，其特征在于:生態(tài)溝渠(6)和生態(tài)凈化塘(11)的水力停留時間為3-7天。
【文檔編號】B09C1/00GK104259192SQ201410497202
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】李青云, 湯顯強, 林莉, 黃茁, 王振華 申請人:長江水利委員會長江科學(xué)院